Numerical analysis of the metal spinning process utilizing rotating reference frames

Résumé

Le procédé de repoussage, une technique de formage de tôles minces, fabrique des produits de forme axisymétrique à partir de pièces circulaires en exploitant les propriétés de déformation plastique des matériaux métalliques. Malgré son utilisation généralisée, des lacunes significatives persistent dans notre compréhension de ce procédé, comme le révèle la littérature existante. Les domaines clés nécessitant une investigation plus approfondie comprennent : la caractérisation incomplète de l'évolution des contraintes et des déformations au-delà du domaine élastique; une compréhension limitée des mécanismes de défaillance tels que les fissures et les plis ; et le manque de méthodes fiables pour concevoir des trajectoires d'outil afin de produire des pièces finales sans défauts. Cette thèse aborde ces lacunes en mettant en oeuvre un modèle numérique configuré dans un cadre de référence rotatif, ce qui se traduit par une réduction substantielle du temps de calcul d'un facteur de 50 tout en améliorant la précision. De plus, l'intégration du modèle d’endommagement dépendant de l'état de contrainte incrémentiel généralisé dans cette configuration de cadre de référence rotatif améliore la prédiction de la fissuration circonférentielle. Une approche novatrice est proposée pour analyser le procédé tout au long d'une rotation complète du mandrin, plutôt que seulement à la fin du procédé, ce qui a été validé par rapport à la littérature existante. Cette analyse montre que le rayon du rebord diminue à chaque déformation plastique induite par le rouleau, entraînant le développement de plis sur le rebord. Deux paramètres spécifiques, à savoir l'amplitude et le nombre de pics, sont utilisés pour caractériser la forme des plis du rebord, révélant une relation inverse entre eux en raison de la cohérence volumétrique. Notamment, l'apparition de nouveaux pics se produit continuellement pendant le procédé. Les trajectoires intermédiaires avec des angles de course appropriés sont identifiées comme des moyens efficaces de contrôler en toute sécurité l'amplitude des plis en augmentant le nombre de pics. De plus, ces trajectoires intermédiaires atténuent les problèmes d'amincissement dans le produit final.

Date	17 juil. 2024
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Henri Champliaud (Directeur(-trice)) & Van Ngan Lê (Codirecteur(-trice))